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混合励磁双凸极电机的发电技术研究

作　者: 周楠
导　师: 陈志辉
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电机与电器
关键词: 混合励磁双凸极电机 有限元仿真 ANSYS ANSOFT MAXWELL 2D 数字调压控制 浮点DSP CPLD
分类号: TM359.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


混合励磁双凸极电机是双凸极电机领域又一新的研究方向,它是永磁双凸极电机与电励磁双凸极电机的有机结合,综合了两者的优点。切向磁钢混合励磁双凸极电机是混合励磁双凸极电机的一种新结构,这种电机取消了传统的轴向磁路和附加气隙,结构优化设计更为方便,是一种很有发展前途的新型电机,具有广阔的应用前景。本文首先对切向磁钢混合励磁双凸极电机的构成方式和空载特性进行了分析。基于单元电机的概念阐述了该电机的结构特点和组成条件。利用ANSYS有限元分析软件建立电机的空载仿真模型,分析得到切向磁钢混合励磁双凸极电机的不同工作模态,并根据仿真和实验结果对比分析了不同条件下的空载特性。其次,对切向磁钢混合励磁双凸极电机的负载特性进行了分析。建立了实验样机的ANSOFT MAXWELL 2D场-路耦合模型并进行仿真研究,得到负载情况下电枢电流对气隙磁场的影响。通过实验测试了样机负载性能,给出阻性负载时电机电势电流波形,并结合仿真进行对比分析。通过负载实验得到切向磁钢混合励磁双凸极实验样机在不同发电方式、励磁电流、转速和阻容性负载情况下的外特性。最后,设计了基于浮点数字处理芯片TMS320VC33和CPLD的数字调压器并进行实验验证。分别介绍了数字调压器的控制电路、功率电路结构和相关软件程序功能。搭建数字调压平台并对调压系统性能作了实验研究,结果表示系统在不同负载电流、电机转速情况下均能达到较好性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-14
第一章 绪论  14-19
  1.1 课题背景及研究意义  14-15
  1.2 混合励磁双凸极电机研究现状  15-16
  1.3 数字调压技术的特点  16-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-19
第二章 切向磁钢DSHEM 的空载分析  19-33
  2.1 引言  19
  2.2 切向磁钢DSHEM 结构  19-22
    2.2.1 单元电机  19-20
    2.2.2 切向磁钢DSHEM 结构组成  20-22
  2.3 切向磁钢DSHEM 发电方式  22-23
  2.4 基于ANSYS 的切向磁钢DSHEM 空载模型  23-26
  2.5 切向磁钢DSHEM 的工作模态  26-29
    2.5.1 绕组定义  26-27
    2.5.2 工作模态  27-29
  2.6 切向磁钢DSHEM 的空载特性  29-32
  2.7 本章小结  32-33
第三章 切向磁钢DSHEM 的负载分析  33-46
  3.1 引言  33
  3.2 场-路耦合模型  33-35
  3.3 负载磁场与气隙磁密  35-37
  3.4 SRG 发电方式磁链与电势  37-42
  3.5 外特性  42-45
    3.5.1 不同发电方式下外特性  42-43
    3.5.2 不同励磁电流时外特性  43-44
    3.5.3 不同转速下外特性  44
    3.5.4 阻容性负载时外特性  44-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章 切向磁钢DSHEM 数字调压系统的设计与实验验证  46-66
  4.1 引言  46
  4.2 切向磁钢DSHEM 发电系统结构  46-47
  4.3 数字调压器的控制电路  47-53
    4.3.1 主控芯片TMS320VC33  47-48
    4.3.2 外部扩展资源  48-50
    4.3.3 CPLD 电路设计  50-53
  4.4 检测调理及保护电路  53-55
    4.4.1 励磁电流检测调理与保护  53-55
    4.4.2 输出电压及输出电流检测调理电路  55
  4.5 功率电路设计  55-58
    4.5.1 主功率电路  55-57
    4.5.2 功率驱动电路  57
    4.5.3 数字调压器电源系统  57-58
  4.6 双向数字调压器的软件程序设计  58-63
    4.6.1 VC33 地址空间分配  58-59
    4.6.2 系统软件设计  59-60
    4.6.3 程序流程图  60-63
  4.7 双向数字调压实验结果与分析  63-65
  4.8 本章小结  65-66
第五章 总结与展望  66-68
  5.1 工作总结  66
  5.2 后续研究工作展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
在学期间的研究成果及发表的学术论文  73
在学期间所获荣誉  73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 双-多极电机
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